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Immer einen Schritt voraus

Es wird Zeit für einfache 3D-Bildverarbeitung!

2. August 2012

Viele 3D-Mess-und Regelaufgaben erfordern heute Messgeräte mit immer höheren Auflösungen, um kleine Objekte in einem großen Sichtfeld zu inspizieren. Der kanadische Hersteller LMI Technologies deckt diesen Marktbedarf mit zwei Familien an intelligenten 3D-Sensoren namens Gocator ab.

Die Gocator-Serie der Kanadier nutzt das Prinzip der Lasertriangulation, um Bauteile dreidimensional zu vermessen. Die grundlegende Idee der Lasertriangulation ist es, dass das von einem Laser durch z.B. eine Linienoptik auf das Objekt abgebildete Linienprofil mit einer Kamera beobachtet wird. Da die geometrische Anordnung der Kamera und des Lasers bekannt ist, kann mittels trigonometrischer Formeln über den Linienversatz z.B. die Bauteilhöhe berechnet werden (siehe Bild 1 und Bild 2). Dieses Prinzip kommt in verschiedenen Anwendungen und Produkten zum Einsatz und stellt auch in der Bildverarbeitung keine Neuentwicklung dar.

Einfache Konfigurationsoberfläche

Eine wesentliche Besonderheit der Gocator-Produkte von LMI besteht jedoch in ihrer einfachen Handhabung: Die intelligenten 3D-Sensoren zeichnen sich durch eine einfache Konfigurationsoberfläche (siehe Bild 3) aus, auf die sich der Benutzer mittels eines Standard-Browsers unter Eingabe der IP-Adresse des eingesetzten Gocators verbinden kann. Daraus resultiert der Vorteil, dass die Konfiguration unabhängig vom verwendeten Betriebssystem ist und auch keine zusätzliche Software installiert werden muss. Für den industriellen Einsatz in einer Produktionsanlage/-straße ist abgesehen von der initialen Konfiguration dann kein zusätzliches PC-System notwendig.

Werkzeuge für die unterschiedlichsten Messaufgaben

Zur Verarbeitung der Laserprofile stehen dem Benutzer zwei grundlegende Modi zur Verfügung: Einerseits der »Profil-Modus«, der für die Betrachtung jeweils eines Linienprofils entwickelt wurde, und anderseits der »Whole Part-Modus«, der die Betrachtung mehrerer zusammengesetzter Linienprofile erlaubt (siehe Bild 4). Beide Modi bieten jeweils diverse Werkzeuge für unterschiedlichste Messaufgaben. Der Whole Part-Modus verwandelt die 3D-Sensoren dabei in intelligente 3D-Kameras, denn damit können der Anfang und das Ende von Objekten automatisch erkannt und komplette Körper als Punktwolke erfasst, angezeigt und ausgewertet werden.

Kombinieren mehrerer LMI-Sensoren

Eine weitere Besonderheit der Familie ist die mögliche Verwendung mehrerer Gocator-Sensoren in einem System, für die ein sogenannter Dual-Sensor-Modus eingerichtet werden kann. Bei Bedarf können dabei zwei LMI-Sensoren zu einem System kombiniert werden. In dieser Konfiguration werden die aufgenommenen Profildaten beider Sensoren dann einfach zusammengefügt. Diese Methode kann z.B. dann eingesetzt werden, wenn der Prüfbereich eines Sensors nicht ausreicht und man diesen vergrößern oder verdoppeln möchte. Auch wenn Objekte vor und nach einem Fertigungsschritt inspiziert werden sollen, können zwei Gocator-Einheiten hintereinander geschaltet werden, um den Erfolg des Prozesses zu überprüfen. Eine weitere Einsatzmöglichkeit des Dual-Sensor-Modes besteht darin, zwei Systeme gegenüberliegend anzubringen und so die Messung des Gesamtmaßes eines Objekts zu ermöglichen.

Metrisch kalibriert, robust und flexibel zu installieren

Gegenüber Triangulationssystemen, die aus einzelnen Komponenten bestehen, bieten die LMI-Produkte zudem den großen Vorteil, dass sie für ein vordefiniertes Objektfeld metrisch kalibriert sind und der Benutzer somit direkt metrische Abstände als Ergebnis der Messwerkzeuge erhält. Darüber hinaus sind die 3D-Sensoren von LMI mechanisch äußerst unempfindlich: Sie werden in robusten Gehäusen mit Schutzklasse IP67 ausgeliefert, die sich aufgrund ihres kleinen Formfaktors und ihres geringen Gewichts auch für den Einbau in engen räumlichen Verhältnissen oder auf Roboterarmen eignen. Über die industriellen Anschlussstecker ist die Verbindung mit dem Gerät zur Konfiguration und der Kommunikation mit einer Maschinensteuerung z.B. via Ethernet-Kommunikation sowie die Stromversorgung möglich. Der eingesetzte Genicam Transportlayer (GenTL) übernimmt dabei die Bildübertragung an geeignete Softwarepakete wie z.B. Common Vision Blox (CVB) von STEMMER IMAGING.

Gocator 2000

Derzeit existieren zwei Familien der Gocator-Sensoren, die jeweils in Laserklassen von 2M bis 3B zur Verfügung stehen: Die Serie Gocator 2000 zeichnet sich durch einen vorkalibrierten Sensor mit einer horizontalen Auflösung von 640 Pixeln sowie zwei Anschlusssteckern für 100 Mbit-LAN und I/O mit Stromversorgung aus, die in verschiedenen Modellgrößen das Messen kleiner bis großer Objekte erlaubt. Diese Serie bietet dem Anwender somit eine gute Balance von VGA-Auflösung und Scan-Rate.

Gocator 2300

Die Gocator 2300-Familie grenzt sich von der 2000er-Serie durch einen Sensor mit höherer horizontaler Auflösung von 1280 Pixeln sowie einer höheren Geschwindigkeit ab. Die Modelle dieser Reihe sind ebenfalls in verschiedenen, vorkalibrierten Größen verfügbar und eignen sich zum Messen kleiner bis großer Objekte mit höherer Geschwindigkeit. Dabei liefern die 3D-Sensoren dieser Familie 3D-Profildaten bis in den Mikrometer-Bereich.

Geeignet für die unterschiedlichsten Branchen

Mit seinen beiden Gocator-Familien adressiert LMI 3D-Lösungen in unterschiedlichen Branchen wie z.B. in den Bereichen Metall, Holz, Automotive, Elektronik und Transport. Beispiele für mögliche Anwendungen sind hier unter anderem:

  • die Erfassung und Vermessung von Objekten wie Holzplanken oder Autoreifen,
  • die allgemeine Prüfung von Oberflächen auf verschiedene Defekte,
  • die Prüfung elektronischer Bauteile,
  • die Spalt- und Übergangsmessung in Automotive-Anwendungen,
  • die Kontrolle von Umformteilen oder Stranggussprofilen sowie
  • Größensortierungen über die Volumenbestimmung, z.B. bei der Sortierung von Kartoffeln oder anderen natürlichen Objekten.

Mit diesen beiden Familien an intelligenten 3D-Sensoren ebnet LMI den Weg zur einfachen 3D-Bildverarbeitung in einer Vielzahl von Branchen und Anwendungen.

LMI

Delta, Canada

LMI Technologies Inc. (LMI) ist ein weltweit führender Anbieter von Systemen für die 3D-Messtechnik. Seine leistungsfähigen und benutzerfreundlichen Entwicklungen im Bereich der 3D-Sensortechnologie werden in den unterschiedlichsten Branchen für eine Vielzahl von Bildverarbeitungs-, Steuerungs- und Automatisierungs-Aufgaben eingesetzt.